1.3 網(wǎng)聯(lián)化汽車

1.3.1 車聯(lián)網(wǎng)的概念

車聯(lián)網(wǎng)是以車內(nèi)網(wǎng)、車載移動互聯(lián)網(wǎng)和車際網(wǎng)為基礎(chǔ)，按照約定的體系架構(gòu)通信協(xié)議和數(shù)據(jù)交互標(biāo)準(zhǔn)，在車-X（X包括車、路、行人及互聯(lián)網(wǎng)等）之間，進行通信和信息交換的信息物理系統(tǒng)。它能實現(xiàn)智能交通管理、智能動態(tài)信息服務(wù)和車輛智能化控制的一體化網(wǎng)絡(luò)，它是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在交通系統(tǒng)領(lǐng)域的典型應(yīng)用。

車聯(lián)網(wǎng)相當(dāng)于車內(nèi)網(wǎng)、車載移動互聯(lián)網(wǎng)和車際網(wǎng)三網(wǎng)融合而成的網(wǎng)，如圖1-21所示。其中，車內(nèi)網(wǎng)是指通過應(yīng)用成熟的總線技術(shù)建立一個標(biāo)準(zhǔn)化的整車網(wǎng)絡(luò)，包括CAN、LIN，各個控制模塊之間通過數(shù)據(jù)線進行數(shù)據(jù)共享；車載移動互聯(lián)網(wǎng)是指車載終端通過4G或5G通信技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)進行無線連接的網(wǎng)絡(luò)，以便和云服務(wù)器之間進行大容量的數(shù)據(jù)交換；車際網(wǎng)是基于無線局域網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的動態(tài)網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)在一定范圍內(nèi)的車輛與車輛之間的數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)協(xié)同控制，如圖1-22所示。

1.3.2 車聯(lián)網(wǎng)的功能

車聯(lián)網(wǎng)不僅可以應(yīng)用于交通控制和車輛安全保障，同時在信息服務(wù)方面和智慧城市建設(shè)方面也有應(yīng)用；車聯(lián)網(wǎng)可以實現(xiàn)遠程故障診斷，有利于實現(xiàn)汽車與手機互聯(lián)映射，實現(xiàn)協(xié)同控制，有利于實現(xiàn)無人駕駛；車聯(lián)網(wǎng)可以大大提高車輛的智能化程度，擁有車聯(lián)網(wǎng)的城市將不再出現(xiàn)交通擁擠，并且駕駛也會變得更加安全。車聯(lián)網(wǎng)的功能如圖1-23所示。

1.提供信息服務(wù)

車聯(lián)網(wǎng)可為交通管理機構(gòu)提供服務(wù)，提高車輛與交通相關(guān)信息的數(shù)量和質(zhì)量，更高效地管理運輸系統(tǒng)，為城市交通規(guī)劃提供支持。車聯(lián)網(wǎng)可為消費者提供服務(wù)，例如選擇出行方式、提供路徑規(guī)劃、推薦加油站或充電站。

2.提高行駛安全

通過車聯(lián)網(wǎng)，能與其他車輛進行通信，彼此明確對方的“意愿”，便于高速通過交通路口，提高路口通行能力；通過車聯(lián)網(wǎng)，汽車能夠連接到城市各類紅綠燈等交通設(shè)施，相當(dāng)于擁有“千里眼”，明晰道路狀況，實現(xiàn)最合理的路徑規(guī)劃，自動規(guī)避危險，從而有助于提高行駛安全，減少道路交通事故；通過車聯(lián)網(wǎng)，可以實現(xiàn)多輛汽車的隊列協(xié)同控制，提高道路利用率，減少因車輛穿插而出現(xiàn)事故的可能；通過車聯(lián)網(wǎng)，可以及時獲取行人和非機動車輛的預(yù)警信息，從而做出預(yù)判，減少交通事故，如圖1-24所示。

3.促進節(jié)能減排

車聯(lián)網(wǎng)帶來的智能交通將成為節(jié)能降耗的重要推手。一方面可以規(guī)劃好的線路，實現(xiàn)最短的行駛里程和最佳的路面狀況，減少無謂的能量消耗；另一方面也可以控制車輛在最經(jīng)濟的模式下運行，減少能耗。總之，就是利用人、車、路三者構(gòu)成的流暢交通網(wǎng)絡(luò)，來大幅減少額外的燃油消耗和污染。

1.3.3 車聯(lián)網(wǎng)的等級

一般情況下，智能化汽車的等級可以按照駕駛?cè)私槿肫囆旭偟某潭冗M行定義，而車聯(lián)網(wǎng)的等級則應(yīng)當(dāng)從乘客體驗角度出發(fā)進行定義，一般分為網(wǎng)聯(lián)輔助信息交互、網(wǎng)聯(lián)協(xié)同感知、網(wǎng)聯(lián)協(xié)同決策與控制三個等級。各個等級的定義、車輛控制、車輛要獲取的典型信息、車輛對信息的要求參見表1-1所示的內(nèi)容。

1.3.4 車聯(lián)網(wǎng)的典型場景

車聯(lián)網(wǎng)以“兩端一云”為主體、路基設(shè)施為條件，包括智能網(wǎng)聯(lián)汽車、移動智能終端、車聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺等對象，如圖1-25所示，涉及V2C（車-云）、V2V（車-車）、V2P（車-人）、V2I（車-路）、車內(nèi)通信五個場景。車聯(lián)網(wǎng)主要包括人、車、路、通信、服務(wù)平臺五類要素。

1.基于V2C網(wǎng)聯(lián)的自動駕駛場景

圖1-26所示為基于V2C網(wǎng)聯(lián)的自動駕駛場景。車與云平臺間的通信是指車輛通過衛(wèi)星或移動蜂窩等無線通信技術(shù)實現(xiàn)車輛與車聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺的信息傳輸。一方面將自身的位置和狀態(tài)信息上傳給云服務(wù)器，供他人使用；另一方面接收平臺下達的相關(guān)控制指令或其他相關(guān)信息，控制車輛的運行。基于V2C（車與云）網(wǎng)聯(lián)的自動駕駛對網(wǎng)絡(luò)的要求非常高，一方面要保證數(shù)據(jù)的傳輸速率，另一方面要保證及時性，否則車輛將無所適從。

2.基于V2V協(xié)作/編隊的自動駕駛場景

V2V（車與車）間的通信是指車輛與車輛之間實現(xiàn)信息交流與信息共享，包括車輛位置、行駛速度等車輛狀態(tài)信息，可用于判斷道路車流狀況和形成編隊行駛。以排頭的車輛作為頭車，跟隨車們通過V2V車聯(lián)網(wǎng)實時連接，根據(jù)頭車的操作而變更駕駛策略，整個車隊以極小的車距編隊自動駕駛，把車輛開出“婚車儀仗隊”的既視感，如圖1-27所示。編隊行駛狀態(tài)可以在節(jié)省油耗的同時更高效地完成貨物運輸，減少駕駛?cè)似隈{駛等情況帶來的事故風(fēng)險，也可釋放更多車道，緩解交通壓力。

3.基于V2P的遠程自動駕駛汽車/遠程自動泊車場景

車與人間的通信是指用戶可以通過Wi-Fi、藍牙、蜂窩等無線通信手段與車輛進行信息溝通，使用戶能通過對應(yīng)的移動終端設(shè)備監(jiān)測并控制車輛。例如利用遠程通信設(shè)備通知車輛自主到達停車泊位，或者利用遠程通信設(shè)備通知車輛自主到達上車地點，無須駕駛?cè)嘶虺丝驮谏稀⑾萝嚨攸c和停車泊位之間來回走動，如圖1-28所示。

1.3.5 車聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

車聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)分布在“端-管-云”三個層面。在“端”層面，關(guān)鍵技術(shù)主要包括車輛和路側(cè)設(shè)備的智能化、網(wǎng)聯(lián)化進程加快，關(guān)鍵技術(shù)包括汽車電子、車載操作系統(tǒng)技術(shù)等;在“管”層面，關(guān)鍵技術(shù)主要包括4G/5G車載蜂窩通信技術(shù)、LTE-V2X和802.11p無線直連通信技術(shù)等;在“云”層面，實現(xiàn)連接管理、能力開放、數(shù)據(jù)管理、多業(yè)務(wù)支持的車聯(lián)網(wǎng)平臺技術(shù)是核心。

1.射頻識別技術(shù)

射頻識別（Radio Frequency Identification，RFID）技術(shù)是通過無線射頻信號實現(xiàn)物體識別的一種技術(shù)，具有非接觸、雙向通信、自動識別等特征，對人體和物體均有較好的效果。RFID不但可以感知物體位置，還能感知物體的移動狀態(tài)并進行跟蹤。RFID技術(shù)一般與服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫、云計算、近距離無線通信等技術(shù)結(jié)合使用，由大量的RFID通過物聯(lián)網(wǎng)組成龐大的物體識別體系，如圖1-29所示。

2.傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

車輛服務(wù)需要大量數(shù)據(jù)的支持，這些數(shù)據(jù)的原始來源正是依靠各類傳感器進行采集。不同的傳感器或大量的傳感器組成一個龐大的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，動態(tài)采集一切車聯(lián)網(wǎng)服務(wù)所需要的原始數(shù)據(jù)，例如車輛位置、狀態(tài)參數(shù)、交通信息等。當(dāng)前的采集系統(tǒng)已由單個或幾個傳感器演化為由大量傳感器組成的傳感器網(wǎng)絡(luò)，并且能夠根據(jù)不同的業(yè)務(wù)進行個性化定制，向服務(wù)器提供數(shù)據(jù)源，經(jīng)過分析處理后作為各項業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)為車輛提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)，如圖1-30所示。

3.衛(wèi)星定位技術(shù)

衛(wèi)星定位是指通過利用衛(wèi)星和接收機的雙向通信來確定接收機的位置，可以實現(xiàn)全球范圍內(nèi)實時為用戶提供準(zhǔn)確的位置坐標(biāo)及相關(guān)的屬性特征，如圖1-31所示。如果采用差分技術(shù)，其精度甚至可以達到米級。定位是導(dǎo)航的基礎(chǔ)，隨著全球定位技術(shù)的發(fā)展，車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展迎來了新的歷史機遇，傳統(tǒng)全球定位系統(tǒng)成為車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的重要技術(shù)基礎(chǔ)，為車輛的定位和導(dǎo)航提供了高精度的可靠位置服務(wù)，成為車聯(lián)網(wǎng)的核心業(yè)務(wù)之一。隨著我國北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的日益完善并投入使用，車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)又有了新的發(fā)展方向，并逐步實現(xiàn)向國產(chǎn)化、自主知識產(chǎn)權(quán)的時期過渡。

4.無線通信技術(shù)

傳感網(wǎng)絡(luò)采集的路況信息需要通過通信系統(tǒng)傳輸?shù)皆贫耍拍艿玫郊皶r的處理和分析，分析后的數(shù)據(jù)也要經(jīng)過通信網(wǎng)絡(luò)的傳輸才能到達車輛終端設(shè)備。考慮到車輛的移動特性，車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)只能采用無線通信技術(shù)來進行數(shù)據(jù)傳輸，因此無線通信技術(shù)是車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的核心組成部分之一。在各種無線傳輸技術(shù)的支持下，數(shù)據(jù)可以在服務(wù)器的控制下進行交換，實現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的實時傳輸，并通過指令的傳輸實現(xiàn)對網(wǎng)內(nèi)車輛的實時監(jiān)測和控制，如圖1-32所示。

5.大數(shù)據(jù)分析技術(shù)

大數(shù)據(jù)（Big Data）是指借助于計算機技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)，捕捉到數(shù)量繁多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的數(shù)據(jù)或信息的集合體。在計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展推動下，各種大數(shù)據(jù)處理方法已經(jīng)開始得到廣泛的應(yīng)用。常見的大數(shù)據(jù)技術(shù)包括信息管理系統(tǒng)、分布式數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)挖掘、類聚分析等，這些技術(shù)成為不斷推動大數(shù)據(jù)在車聯(lián)網(wǎng)中應(yīng)用的強大驅(qū)動力。

6.標(biāo)準(zhǔn)及安全體系

車聯(lián)網(wǎng)作為一個龐大的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)，包含了大量的數(shù)據(jù)、處理過程和傳輸節(jié)點，其高效運行必須有一套統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)體系來規(guī)范，從而確保數(shù)據(jù)的真實性和完整性，完成各項業(yè)務(wù)的應(yīng)用。標(biāo)準(zhǔn)化已成為車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的迫切要求，也是一項復(fù)雜的管理技術(shù)。另外，車聯(lián)網(wǎng)和獲取服務(wù)本身也是為了更好地為車輛安全行駛提供保障，因此安全體系的建立也十分重要。如果沒有很好的數(shù)據(jù)安全保障，車輛的運行就會受到各種意外的影響，人財物的安全都將無從談起。